UNJUK KERJA KINCIR ANGIN GIROMILL DENGAN SUDU NACA...
Transcript of UNJUK KERJA KINCIR ANGIN GIROMILL DENGAN SUDU NACA...
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN GIROMILL
DENGAN SUDU NACA 0015
DAN PANJANG CHORD 18 CM
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Oleh:
SEPTIAN KURNIAJI
NIM : 125214060
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE PERFORMANCE OF GIROMILL WINDMILL
WITH BLADES NACA 0015
AND CHORD LENGTH 18 CM
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By:
SEPTIAN KURNIAJI
Student Number : 125214060
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN GIROMILL
DENGAN SUDU NACA 0015
DAN PANJANG CHORD 18 CM
Disusun oleh:
SEPTIAN KURNIAJI
NIM : 125214060
Telah disetujui oleh:
Dosen Pembimbing
Ir. Rines, M. T. Tanggal: 11 Agustus 2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
t-I
I
I
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN GIROMILLDENGAII SUDU NACA OO15
DAN PANJATIG CIIORD 18 CM
Disusun oleh:
SEPTIAN IORNIAJII\[IM : 123214M0
Telah disetujui oleh:
Dosen Pembimbing
llr
Tanggal: 11 Agustus 2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Ketua
Sekretaris
Anggota
UNJUK KERJA KINCIR AI\IGIN GIROMILL
DENGAN SUDU NACA OO15
DAN PANJAI\IG CIIORD 18 CM
Yang dipersiapkan dan disusun oleh :
NAMA : SEPTIAN KT,RIIAJI
NIM: 125214064
Telah dipErtahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal 29 Juli 2016
Susunan Dewan Pen i
Nama Lengkap
: Ir. Petrus Kanisius Purwadi. M.T.
: Wibowo Kusbandono, S.T, M.T.
: Ir. Rines, M.T.
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu pe
Yoryakarta ll Agustus 2016Fakultas Sains dan TeknologiUniversitas Sanata f)harma
Yogyakarta
lY
Tanda Tangan
S. Si., M.Math.Sc., Ptr.D.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PER}I"YATAAIY KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengaa iri penulis menyatd<an dongan sesungguhnya bahwa dalam Slaipsi
dengan judul:
Unjuk Kerja Kincir Angrn Giromilt
dengan Sudu NACA 0015
dan Paniang Chord 18 Cm
Yang dibuat unhrk melengkapi persyaratan ytr;;g wajlb ditempuh untuk menjadi
Sarjana Teknik pada program Strata-I, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharmq Yogyakarta Sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan tiruan dari Skripsi yang sudah dipublikasikan di Perguruan
tinggi manapun. Kecuali bagian informasi yang dicantumkan dalam daftat
pustaka.
Dibuat di : Yoryakarta
Pada tanggal : I I Agustus 2016
Septian Kurniaji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERI\-YATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAI{ UNTUK
KEPBNTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, sa-va mahasiswa Universitas $auataftrarma :
Nama : SEPTIAN KURNIAII
Nomor Mahasiswa : 12521406A
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yangberyudul :
UnjukKerja Kincir Angin Giromill
dengan Sudu NACA 0015
dan Panjang Chord 18 Cm
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan \Jniversitas
Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam kntuk media lain,
mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa
perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama
tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Padatanggal 11 Agustus 2016
Yang menyatakan
vt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Kebutuhan energi sangat penting untuk perkembangan sosial-ekonomi suatu
negara. Suatu negara dikatakan maju apabila didukung sumber daya manusia yang
maju dan memiliki sumber energi yang bisa menghidupi seluruh rakyatnya. Atas
dasar perkembangan ilmu pengetahuan maka muncul ide tentang energi yang bisa
diperoleh secara berkelanjutan tanpa merusak alam yaitu energi terbarukan,
contohnya yakni energi angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk
kerja beberapa model kincir angin seperti torsi, hubungan daya dengan rpm,
hubungan koefisien daya, dan tip speed ratio dengan beberapa variasi penelitian
yang dilakukan.
Model kincir angin yang diteliti adalah kincir angin giromill dengan sudu
NACA 0015 dan panjang chord 18 cm, menggunakan bahan triplek yang
dibungkus pelat seng sebagai kulit luarnya, dan tingginya 80 cm. Terdapat dua
variasi penelitian yakni dengan variasi jumlah sudu dan variasi diameter penopang
sudu, variasi jumlah sudu adalah empat sudu dan tiga sudu sedangkan variasi
diameter penopang sudu adalah 50 cm dan 70 cm penopang sudu berbahan dasar
triplek dengan tebal 12 mm. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya
maksimal, dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke
mekanisme pengereman yang berfungsi untuk pemberian beban pada kincir,
besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin diukur
mengunakan tachometer dan kecepatan angin diukur menggunakan anemometer
dan kecepatan udara rata-rata adalah 8,1 m/s . Penelitian dilakukan dengan
menggunakan fan blower di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata
Dharma.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin giromill empat sudu dengan variasi
diameter 70 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 8,90 % pada
tip speed ratio 0,59 dengan daya output maksimal sebesar 15,81 watt pada torsi
0,83 N.m. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 9,07 % dan pada tip speed
ratio 0,75 dengan daya output maksimal sebesar 17,06 watt dan torsi 0,86 N.m.
Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 5,14 % pada tip speed ratio 0,43
dengan daya output maksimal sebesar 10.30 watt dan torsi 0,53 N.m. Kincir angin
giromill tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan koefisien
daya maksimal sebesar 5,05 % pada tip speed ratio 0,64 dengan daya output
maksimal sebesar 5,59 watt dan torsi 0,59 N.m.
Kata kunci : Kincir angin sumbu vertikal, giromill, koefisien daya, tip speed
ratio
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The need of energy is very important for country’s socio-development. A
developed-country should have been supported by the progressive human
resources to support the society. Through the science and knowledge
development, some sustainable and eco-friendly energy has been invented, for
example the wind energy. This research aims to examine the work method of
wind turbines, such as the torsion, the relation of power and rpm, power
coefficient relation, and tip speed ration in various researches.
The researcher examined giromill wind turbine with NACA blade 0015 and
18 cm-length chord, which was made of plywood covered with zinc-plating with
80 cm-height. There were two research variation, the blade number variation and
the blade crutch diameter variation. The blade number variations were four blades
and three blades, while the blade crutch diameters were 50 cm and 70 cm, which
were made of plywood with 12 mm-thickness. To obtain the turbine power,
torsion, maximum power coefficient, and tip ratio speed on the turbine, the axis
turbine was connected to braking mechanism for giving weight to the turbine. The
weight amount could be seen on spring balance, the turbine rotation was measured
with tachometer and the wind speed was measured with anemometer, and the
average wind speed was 8,1 m/s. The research was performed in the Konversi
Energi Laboratory, Sanata Dharma University, using fan blower.
From the research, four blades giromill wind turbine with 70 cm-diameter
could generate the maximum power coefficient 8,90% on 0.59 tip speed ratio,
with 15,81 watt maximum power output on 0,83 N.m torsion. Three blades
giromill wind turbine with 70 cm-diameter could generate the maximum power
coefficient 9,07% on 0,75 tip speed ratio, with 17,06 watt maximum power output
on 0,86 N.m torsion. Four blades giromill wind turbine with 50 cm-diameter
could generate the maximum power coefficient 5,14% on 0,43 tip speed ratio,
with 10,30 watt maximum power output on 0,53 N.m torsion. Three blades
giromill wind turbine with 50 cm-diameter could generate the maximum power
coefficient 5,05% on 0,64 tip speed ratio, with 5,59 watt maximum power output
and 0,83 Nm torsion.
Keywords: vertical axis wind turbine, giromill, power coefficient, tip speed ratio
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kasih, karunia dan rahmat yang berlimpah dari Tuhan Yesus
Kristus dan Bunda Maria sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan
Skripsi dengan judul “ Unjuk Kerja Kincir Angin Giromill dengan Sudu NACA
0015 dan Panjang Chord 18 cm” Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan
bagi para mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan
S1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam penyusunan Skripsi ini penulis banyak menerima bantuan, semangat
dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan kerendahan hati penulis
ingin menyampaikan rasa syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.
3. Ir. Rines, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang dengan sabar
dan meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan saran, dan masukan
serta pengarahan kepada penulis dalam penyusunan laporan tugas akhir ini
sampai dengan selesai.
4. Dr. Drs.Vet. Asan Damanik selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.
7. Rubiyanta dan Partini selaku orang tua penulis yang telah memberikan
dukungan material, cinta dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan
Skripsi ini.
8. Kakak-kakakku, Herlina Noviyani Kurnianingsih, Fendika Aji Prawisma dan
adikku Destya Aji Ryananda terima kasih untuk semua dukungan dan cinta.
9. Seseorang yang ada dalam hatiku, Davita Febrielia Kana, terima kasih atas
cinta, doa, motivasi dan kesabaran yang selalu menemani hari-hari indahku.
Semoga keindahan kasih ini selalu bermakna dan terjaga.
10. Teman-teman seperjuangan Bernadus Maswasano, Valentinus Taufan Deca
terima kasih untuk dukungan pembuatan kincir angin ini.
11. Teman-teman sekelas (Dwi, Anggi, Damar, Brian Satria, Andra, Wilson,
Candra, Yerikho, Bowo). Terima kasih atas kebersamaan dan kenangan-
kenangan indah.
12. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya, yang yang
telah memberi saran, kritik, dan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian
Skripsi ini.
13. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu per satu yang telah berperan
serta membantu penulis untuk dapat menyelesaikan Skripsi ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan
yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
membangun untuk menyempurkan Skripsi. Akhir kata seperti penulis harapkan
semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Yogyakarta,11 Agustus 2016
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
TITTLE PAGE ...................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI .............................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................... v
LEMBAR PUBLIKASI ........................................................................................ vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................... 5
1.3 Batasan Masalah .................................................................................. 5
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 6
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................... 6
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Airfoil .................................................................................................. 8
2.2 Kincir Angin ........................................................................................ 9
2.2.1 Kincir Angin Sumbu Horizontal ............................................... 11
2.2.2 Kincir Angin Sumbu Vertikal ................................................... 13
2.3 Rumus Perhitungan ............................................................................. 14
2.3.1 Energi dan Daya Angin ........................................................ 15
2.3.2 Torsi Kincir Angin ............................................................... 16
2.3.3 Daya Kincir Angin ............................................................... 16
2.3.4 Tip Speed Ratio..................................................................... 17
2.3.5 Koefisien Daya ..................................................................... 18
2.4 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian .............................................................................. 21
3.2 Bahan Untuk Penelitian ....................................................................... 22
3.3 Alat Untuk Penelitian .......................................................................... 25
3.4 Desain Kincir ....................................................................................... 29
3.5 Variabel Penelitian .............................................................................. 30
3.6 Variabel yang Diukur .......................................................................... 31
3.7 Parameter yang Dihitung ..................................................................... 31
3.8 Langkah Penelitian .............................................................................. 31
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian ........................................................................... 35
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ....................................................... 39
4.2.1 Perhitungan Torsi ................................................................. 39
4.2.2 Perhitungan Daya Kincir ...................................................... 39
4.2.3 Perhitungan tip speed ratio ................................................... 40
4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya ................................................. 40
4.3 Hasil Perhitungan ................................................................................ 41
4.4 Grafik Hasil Perhitungan ..................................................................... 45
4.5 Grafik Perbandingan dengan Variasi Diameter 50 cm dan 70 cm ....... 59
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 63
5.2 Saran .................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66
LAMPIRAN .......................................................................................................... 67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kincir Angin P. La Cour .................................................................. 3
Gambar 2.1 Bagian-bagian Airfoil ....................................................................... 8
Gambar 2.2 NACA 0015 ................................................................................ 9
Gambar 2.3 Kincir Angin Horisontal dan Kincir Angin Vertikal ...................... 10
Gambar 2.4 Cretan Sail Windmill ...................................................................... 11
Gambar 2.5 American Windmill ......................................................................... 12
Gambar 2.6 Dutch Four Arm ............................................................................. 12
Gambar 2.7 Skema Kincir Angin Savonius ....................................................... 13
Gambar 2.8 Kincir Angin Darrieus .................................................................... 14
Gambar 2.9 Kincir Angin Giromill .................................................................... 14
Gambar 2.10 Diagram Cp dan tip speed ratio (λ) ................................................ 16
Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin .................................. 21
Gambar 3.2 Bentuk sudu kincir angin giromill .................................................. 23
Gambar 3.3 Pengikat sudu dengan dudukan sudu .............................................. 23
Gambar 3.4 Dudukan sudu ukuran 50 cm .......................................................... 24
Gambar 3.5 Fan Blower ..................................................................................... 26
Gambar 3.6 Anemometer ................................................................................... 27
Gambar 3.7 Tachometer ..................................................................................... 28
Gambar 3.8 Sistem Pengereman ........................................................................ 28
Gambar 3.9 Neraca Pegas .................................................................................. 28
Gambar 3.10 Rangka Sudu kincir angin Giromill ................................................ 29
Gambar 3.11 Model Kincir Angin ....................................................................... 30
Gambar 3.12 Skema susunan alat pengujian kecepatan angin ............................. 32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.13 Skema susunan alat untuk pengujian .............................................. 32
Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran kincir dengan torsi kincir angin
giromil empat sudu variasi diameter 70 cm .................................... 46
Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm ....................................... 47
Gambar 4.3 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill empat sudu variasi diameter 50 cm ................................... 48
Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm ....................................... 49
Gambar 4.5 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill
empat sudu variasi diameter 70 cm ................................................. 50
Gambar 4.6 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga
sudu variasi diameter 70 cm ........................................................... 51
Gambar 4.7 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill
empat sudu variasi diameter 50 cm ................................................. 52
Gambar 4.8 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill
tiga sudu variasi diameter 50 cm..................................................... 53
Gambar 4.9 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dan λ kincir angin giromill
empat sudu variasi diameter 70 cm ................................................. 54
Gambar 4.10 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm ...................................... 56
Gambar 4.11 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin
giromill empat sudu variasi diameter 50 cm .................................. 57
Gambar 4.12 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm ...................................... 59
Gambar 4.13 Grafik hubungan daya output ( ) dan Torsi pada kincir
angin giromill empat sudu dan tiga sudu dengan variasi
diameter 50 cm dan 70 cm .............................................................. 60
Gambar 4.14 Grafik hubungan koefiesien daya( ) dan tip speed ratio
(λ) pada kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu
variasi diameter 50 cm dan 70 cm .................................................. 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 70 cm ..... 35
Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 70 cm ......... 36
Tabel 4.3 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 50 cm ..... 37
Tabel 4.4 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 50 cm ......... 38
Tabel 4.5 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 70 cm ............ 41
Tabel 4.6 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm................ 42
Tabel 4.7 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 50 cm ............ 43
Tabel 4.8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm................ 44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi sangat penting untuk perkembangan sosial-ekonomi suatu
negara. Suatu negara dikatakan maju apabila didukung sumber daya manusia yang
maju dan memiliki sumber energi yang bisa menghidupi seluruh rakyatnya. Saat
ini sebagian besar negara hanya terpacu untuk memaksimalkan energi mineral
atau energi fosil yang terkandung didalam bumi, contohnya minyak bumi, gas
alam dan batu bara. Setiap saat energi akan berkurang di setiap sisi bumi dan
eskploitasi yang besar-besaran membuat energi mineral semakin menipis. Jika
energi mineral terus diambil maka dalam waktu yang kurang dari 100 tahun lagi
gas alam akan habis sedangkan cadangan batubara akan habis diantara 200 tahun
sampai 300 tahun (Pudjanarsa dan Nursuhud, 2006). Dalam perkembangannya
ilmu pengetahuan akan terus berkembang untuk menemukan suatu energi baru,
yang masyarakat luas kenal dengan energi alternatif atau energi terbarukan.
Kebutuhan untuk menggunakan energi terbarukan sangat mendesak dan harus
dilakukan dengan cepat dan sungguh-sungguh, energi terbarukan merupakan
sebuah energi yang bisa diperoleh secara berulang ulang, contohnya sinar
matahari dan angin. Energi ini adalah enegi yang ramah lingkungan yang tidak
mencemari lingkungan dan tidak memberikan kontribusi tentang pemanasan
global dan perubahan iklim, sehingga orang-orang berlomba untuk mencari suatu
keutungan dari adanya energi ini, dimulai dari sebuah mobil ramah lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
hingga peralatan rumah tangga yang menggunakan energi matahari sebagai
sumber eneginya.
Pengembangan energi terbarukan sedang digalakkan melalui kebijakan-
kebijakan pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber-
sumber energi terbarukan seperti matahari, angin, panas bumi, dan biomassa.
Energi angin merupakan energi terbarukan yang fleksibel karena pemanfaatan
energi angin dapat dilakukan dimana saja, baik di daerah landau maupun dataran
tinggi, bahkan di laut juga.
Pemanfaatan sumber energi angin di Indonesia masih langka bahkan kurang
popular, jika melihat garis pantai yang ada dari Provinsi paling barat yaitu
Nanggroe Aceh Darussalam sampai Nusa Tenggara Timur akan beberapa ribuan
kilometer yang bisa dijadikan tempat untuk pembangunan sistem pembangkit
listrik tenaga angin, namun sangat disayangkan bahwa hanya beberapa daerah saja
yang mulai mengembangkan energi ini contohnya di Provinsi Daerah Istimewa
Yogyakarta tepatnya di Pantai Baru Kabupaten Bantul, menjadikan daerah ini
sebagai daerah wisata dan tempat belajar mengenai kincir angin, karena di tempat
ini ada ratusan kincir angin yang berdiri.
Kincir angin atau Turbin Angin pertama kali digunakan untuk
membangkitkan listrik dibangun oleh P. La Cour dari Denmark diakhir abad ke-
19. Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut
propeler pesawat sekarang disebut kincir angin type „propeler', kincir angin P La
Cour dapat ditunjukan pada Gambar 1.1 . Eksperimen kincir angin sudut kembar
dilakukan di Amerika Serikat tahun 1940, ukurannya sangat besar yang disebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
mesin Smith-Putman, karena dirancang oleh Palmer Putman, kapasitasnya 1,25
MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York Pensylvania. Diameter
propelernya 175 ft(55m) beratnya 16 ton dan menaranya setinggi 100 ft (34m).
Tapi salah satu batang propelernya patah pada tahun 1945.
Gambar 1.1 Kincir Angin P. La Cour
(Sumber : isaacbrana.wordpress.com)
Kincir angin dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan sumbu putarnya,
Kincir Angin Sumbu Vertikal dan Kincir Angin Sumbu Horizontal. Pada
penelitian ini kincir angin yang digunakan untuk pengujian adalah kincir angin
sumbu Vertikal dengan tipe giromil. Giromill merupakan modifikasi dari kincir
angin Darrieus yang juga dipantenkan oleh George Darrieus pada tahun 1927.
Giromill sangat terkenal untuk bentuk dan desain sudu yang sederhana
(Mathew, 2006), perbedaan kincir angin giromill dengan Darrieus terletak pada
sudu yang melengkung dari sumbu atas sampai bawah, sedangkan giromill bentuk
sudu yang vertikal dengan penopang atas dan bawah sudu, untuk perbedaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
dengan H-Rotor adalah batang penyangga sudu yang diletakkan diporos utama.
Cara kerja kincir angin giromil tidak berbeda dengan kincir angin Darrieus, angin
yang datang akan langsung mendorong sudu, sudu yang aerodinamis akan lebih
berpengaruh terhadap gaya dorong sudu (Richard Smith, 2007).
Pada tahun 1989 di Inggris Raya sebuah kincir angin giromill terbesar di
Eropa dibuat dengan tinggi 45 m dan diameter 38 m, selesai pemasngan pada
tahun 1991, namun setelah beberapa bulan kincir angin giromill mengalami
kerukasan karena salah satu sudunya patah, diduga karena adanya kesalahan pada
pembuatan sudu yang terbuat dari fiberglass. 20 tahun berikutnya pada tahun
2010 di Swedia, kincir angin giromill dibuat dan merupakan kincir angin giromill
yang terbesar dibuat di Swedia, mempunyai sudu tiga dan mampu memperolah
daya sekitar 200 kW, kincir angin giromill ini dibuat dengan material komposit
dari kayu untuk sudunya dan baja digunakan untuk strukturnya.
Beberapa penelitian yang dilakukan dengan kincir angin giromill
menggunakan bentuk sudu airfoil yang simetris seperti NACA 0015 dan NACA
0018, mendapatkan daya output yang besar di tip speed ratio yang rendah
(Prathamesh Despande et al, 2013). Dengan hasil penelitian diatas sebagai salah
satu acuan maka, penelitian ini dimaksudkan untuk memperoleh nilai kentungan
penggunaan kincir angin sumbu vertikal dengan judul penelitian “ Unjuk Kerja
Kincir Angin Giromill Dengan Sudu Naca 0015 Dan Panjang Chord 18cm”.
Kincir angin yang telah dibuat masih kurang berfungsi secara optimal, oleh karena
itu dilakukannya modifikasi diharapkan menghasilkan koefisien daya yang
semakin meningkat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan untuk penelitian ini adalah sebagai
berikut :
a. Indonesia memiliki garis pantai yang sangat panjang dan negara kepulauan
yang mempunyai sumber energi yang sangat melimpah, namun energi
angin tersebut memiliki kecepatan rendah.
b. Energi fosil adalah energi yang suatu saat akan habis, sedangkan energi
terbarukan selalu tersedia melimpah yang bila dimanfaatkan akan
memberikan energi yang ramah lingkungan.
c. Indonesia harus mulai menggunakan energi yang ramah lingkungan
sebagai alternatif pengganti energi fosil yang ketersediaannya terbatas.
d. Kebutuhan energi terbarukan menjadi sangat mendesak mengingat bumi
yang semakin rusak karena penggunaan energi yang tidak ramah
lingkungan.
e. Sumber energi angin memiliki potensi untuk dikembangkan dan tidak
menimbulkan berbagai dampak negatif bagi lingkungan dan masyarakat.
1.3 Batasan Masalah
Pembuatan kincir angin dengan memperhatikan batasan-batasan sebagai
berikut :
a. Model kincir angin yang digunakan adalah kincir angin giromill dengan
panjang chord sudu 18 cm dan tingginya 80 cm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
b. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata
Dharma.
c. Sudu kincir menggunakan penampang airfoil dengan tipe NACA 0015.
d. Data yang diambil pada saat penelitian adalah kecepatan angin, putaran
poros kincir dan gaya pengimbang torsi.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini adalah :
a. Membuat model kincir angin giromill dengan sudu NACA 0015, panjang
chord 18 cm, empat sudu dan tiga sudu, yang terbuat dari triplek
(polywood) dan dibungkus dengan pelat seng, untuk dua variasi diameter :
50 cm dan 70 cm.
b. Mendapatkan hubungan putaran poros dan torsi kincir angin giromill yang
diteliti.
c. Mendapatkan hubungan daya output dan torsi kincir angin giromill yang
diteliti.
d. Mendapatkan hubungan koefisien daya (cp) dan tip speed ratio (tsr) kincir
angin giromill yang diteliti.
1.5 Manfaat penelitian
Manfaat pembuatan kincir angin ini adalah :
a. Dapat dipergunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat luas agar
bisa dikembangkan sebagai alternatif pembangkit listrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
b. Memperluas dan menambah pengetahuan tentang pembuatan kincir angin
berbahan pelat seng dan triplek (polywood)
c. Menambah modifikasi kincir angin, khususnya tipe model giromill.
d. Menambah kepustakaan di bidang energi terbarukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
BAB II
DASAR TEORI DAN
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Airfoil
Airfoil adalah salah satu bentuk bodi aerodinamika sederhana yang berguna
untuk dapat memberikan gaya angkat (lift) tertentu terhadap suatu bodi lainnya.
Bagian-bagian airfoil dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Bagian airfoil meliputi permukaan atas (upper surface), permukaan bawah
(lowerer surface), mean camber line adalah tempat kedudukan titik-titik antara
permukaan atas dan bawah airfoil, leading edge adalah titik paling depan pada
mean camber line, trailing edge adalah titik paling belakang pada mean camber
line, camber adalah jarak maksimum antara mean camber line dan garis chord
yang diukur tegak lurus terhadap garis chord, dan ketebalan (thickness) adalah
jarak antara permukaan atas dan permukaan bawah yang diukur tegak lurus
terhadap garis chord
Gambar 2.1 Bagian-bagian Airfoil
(Sumber : http://michael-suseno.blogspot.co.id)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.2 NACA 0015
(Sumber : www.homebuiltairplanes.com)
NACA 0015 merupakan seri 4 digit dari beberapa macam seri, antara lain :
NACA seri 5 digit, NACA seri 1 (16), NACA seri 6, NACA seri 7, dan NACA
seri 8. Dari tipe 0015 digit pertama menyatakan persen maksimum chamber pada
chord, digit kedua menyatakan sepersepuluh persen maksimum chamber pada
chord dari leading edge, sedangkan kedua digit terakhir menyatakan persen
ketebalan airfoil terhadap chord, jadi NACA 0015 merupakan airfoil simetris
dengan ketebalan maksimum 15% dari panjang chord, bentuk NACA 0015 dapat
dilihat pada Gambar 2.2
2.2 Kincir Angin
Turbin angin atau yang kita kenal dengan kincir angin merupakan sarana
pengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik untuk memutar generator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
listrik. Sejarah penggunan kincir angin yang pertama kali digunakan adalah di
Persia pada abad 5. Kemudian kincir angin tersebut menyebar ke seluruh Eropa.
Di Belanda sendiri, kincir angin digunakan pertama kali sekitar abad 13. Kincir
angin dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan sumbu porosnya,sumbu horisontal
dan sumbu vertikal, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Kincir Angin Horisontal dan Kincir Angin Vertikal
(Sumber : ecowatchcanada.wordpress.com)
Sumbu Horisontal atau HAWT (Horisontal Axis Wind Turbin) dan Sumbu
Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbin) memiliki beberapa jenis lagi
dan beberapa karakteristik yang berbeda, Kincir Angin sumbu horizontal memiliki
poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin angin sumbu
vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak
lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke angin
agar menjadi efektif, kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah
anginnya sangat bervariasi. Sumbu Kincir Angin Vertikal (VAWT) mampu
mendayagunakan angin dari berbagai arah. Dengan sumbu yang vertikal,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu
menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Karena sulit
dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar
tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan. Kecepatan
angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalah
energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain mampu
menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai
permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing
wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur
turbin angin.
2.2.1 Kincir Angin Sumbu Horizontal
Kincir angin sumbu horizontal memiliki contoh – contoh seperti berikut :
1. Cretan Sail
Jenis kincir ini dibuat pada tahun 1976, dengan bahan atau material
utamanya kayu dan sebuah kain di sudunya, kincir ini terletak pada daerah
pesisir pantai, bentuk kincir angin Cretan Sail dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Cretan Sail Windmill
(Sumber : pinterest.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
2. American Windmill
American Windmill atau Wind Engine dirancang oleh Daniel Halladay
pada tahun 1854. Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur,
sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penembakan dan
penggilingan gabah serta memotong jerami. Gambar 2.5 menunjukan bentuk
dari kincir angin American Windmill.
Gambar 2.5 American Windmill
Sumber : (xaharts.org)
3. Dutch Four Arm
Desain kincir angin ini tergolong sederhana, dan mungkin awal dari
rancangan kincir angin di Eropa, karena bentuk dan bahan materialnya pun
dari kayu dan tanah liat serta jumlah sudunya model ini sangat terkenal di
Belanda. Pada Gambar 2.6 dapat dilihat bentuk kincir angin Ducth Four Arm.
Gambar 2.6 Dutch Four Arm
(Sumber : travelwriterstales.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.2.2 Kincir Angin Sumbu Vertikal
Kincir Angin Sumbu Vertikal adalah salah satu jenis kincir angin yang bisa
menangkap atau mengkonversi angin dari segala arah, sudunya yang tegak lurus
arah angin akan memutar kincir dengan orientasi arah kincir horizontal. Berikut
adalah tipe-tipe dari Kincir Angin Sumbu Vertikal :
1. Kincir Angin Savonius
Kincir Angin Savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius
yang berasal dari Negara Finlandia sekitar tahun 1922. Savonius menggunakan
sudu dengan cara memotong silinder Fletter menjadi 2 paruhan sepanjang garis
pusat dan memposisikan 2 pruhan tersebut membentuk seperti huruf ‘S” yang
diletakan pada lingkaran batas sudu seperti yang ditunjukan Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Skema Kincir Angin Savonius
(Sumber : www.ecosources.info)
2. Kincir Angin Darrieus
Darrius sama seperti model Savonius namun desain sudu / blades
menggunakan sistem aerofoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrieus,
seorang insinyur aeronautika dari Perancis pada tahun 1927. Bentuk kincir angin
ini dapat dilihat pada Gambar 2.8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.8 Kincir Angin Darrieus
(Sumber : www.wind-works.org)
3. Kincir Angin Giromill
Kincir angin giromill merupakan modifikasi dari kincir angin darrieus,
diciptakan dan dipatenkan oleh Georges Darrieus pada tahun 1927. Desain kincir
angin giromill mempunyai kemiripan dengan H-Rotor dan Darrieus, di sudu yang
berbentuk aerodinamis serta menggunakan airfoil, seperti yang dapat dilihat pada
Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Kincir Angin Giromill
Sumber : (www.wind-works.org)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus-rumus yang dipergunakan dalam perhitungan unjuk
kerja kincir angin :
2.3.1 Energi dan Daya Angin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetic yang dirumuskan
berikut ini :
(1)
dengan adalah energi kinetic (joule), adalah massa ( ) , dan adalah
kecepatan angin ( )
Dari persamaan (1) , dapat diketahui daya adalah energi per satuan waktu
(J/s) maka persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :
(2)
dengan adalah daya yang dihasilkan angin ( J/s = watt) , adalah massa
udara yang mengalir per satuan waktu (kg/s) , dan adalah kecepatan angin
(m/s).
Dengan :
(3)
dimana adalah massa jenis udara (1.18 kg/ ) , adalah luas frontal kincir
( ).
Dengan substitusi, persamaan (2) dan persamaan (3), daya angin ( ) dapat
dirumuskan menjadi :
( )
Yang dapat disederhanakan menjadi :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
(4)
2.3.2 Torsi Kincir Angin
Torsi adalah sebuah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan olah
gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak
terhadap sumbu poros yang berputar. Torsi sebuah kincir angin dapat dihitung
menggunakan persamaan (Yanus A. Cengel, 2006) :
(5)
dengan adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm) ,
adalah gaya pengimbang atau gaya pada poros akibat dari puntiran (N), dan
adalah jarak lengan torsi ke poros (m).
2.3.3 Daya Kincir Angin
Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat
energi angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Berdasarkan penelitan yang
dilakukan oleh seorang ilmuan Jerman bernama Albert Betz, didapatkan
efisiensi maksimum kincir angin, yaitu sebesar 59,3 % angka ini disebut Betz
Limit. Gambar 2.10 menunjukan karakteristik dari beberapa tipe kincir :
Gambar 2.10 Diagram Cp dan tip speed ratio (λ)
(Sumber : http://www.intechopen.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Rumusan teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros
kincir angin adalah :
(6)
Dengan adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt) , adalah torsi
dinamis (Nm), dan adalah kecepatan sudut (rad/s).
Kecepatan sudut ( ) dapat didapat dari :
rad / s
Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan
persamaan :
=
=
(7)
dengan adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt), adalah
putaran poros (rpm).
2.3.4 Tip Speed Ratio (tsr)
Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu
kincir angin yang berputar melingkar dengn kecepatan angin yang
melewatinya.
Rumus kecepatan di ujung sudu ( ) adalah :
( )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dengan adalah kecepatan ujung sudu, adalah kecepatan sudu (rad/s), dan
adalah jari-jari kincir (m).
Sehingga dapat dirumuskan dengan :
Yang dapat disederhanakan menjadi :
(8)
dengan adalah jari-jari kincir (m), adalah putaran poros (rpm) ,dan
adalah kecepatan angin (m/s).
2.3.5. Koefisien Daya (Cp)
Koefisien daya atau power coefficience ( ) adalah perbandingan antara
daya yang dihasilkan oleh kincir angin ( ) dengan daya yang dihasilkan
oleh angin ( ) . Sehingga dapat dirumuskan:
(9)
dengan adalah daya yang dihasilkan kincir (watt), adalah daya yang
dihasilkan angin (watt).
2.4 Tinjauan Pustaka
Giromill sangat terkenal untuk bentuk dan desain sudu yang sederhana
(Mathew, 2006), perbedaan kincir angin giromill dengan Darrieus terletak pada
sudu yang melengkung dari sumbu atas sampai bawah, sedangkan giromill bentuk
sudu yang vertikal dengan penopang atas dan bawah sudu, untuk perbedaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
dengan H-Rotor adalah batang penyangga sudu yang diletakkan diporos utama.
Beberapa penelitian yang dilakukan dengan kincir angin giromill menggunakan
bentuk sudu airfoil yang simetris seperti NACA 0015 dan NACA 0018,
mendapatkan daya output yang besar di tip speed ratio yang rendah (Prathamesh
Despande et al, 2013). Cara kerja kincir angin giromil tidak berbeda dengan kincir
angin Darrieus, angin yang datang akan langsung mendorong sudu, sudu yang
aerodinamis akan lebih berpengaruh terhadap gaya dorong sudu (Richard Smith,
2007).
Pada tahun 2010, M Samanaudy, Ghorab dan Youssef meneliti tentang kincir
angin giromill dengan variasi sudut pemasangan, jumlah sudu, model airfoil
(NACA 0024 NACA 4420 NACA 4520) dan panjang chord. dalam penelitian
yang dilakukan M Samanaudy, Ghorab dan Youssef koefisien daya maksimum
sebesar 25% menggunakan tipe airfoil simetris NACA 0024 dengan panjang
chord 15 cm , sudut pemasangan 10o
dan menggunakan empat sudu. Untuk airfoil
simetris seperti NACA 0024 dalam pengujian ini diperoleh koefisien daya
maksimum sebesar 25% pada tip speed ratio optimal 1,4 dengan variasi pitch
angle 100
,dan menggunakan empat sudut, sedangkan untuk penelitian variasi
model airfoil non simetris NACA 4420, pada kondisi yang sama diperoleh
koefisien daya maksimum 16 % pada tip speed ratio optimal 1,2 , dan pengujian
NACA 4520 diperoleh koefisien daya maksimal 13 % pada tip speed ratio
optimal 1.1. penelitian yang dilakukan oleh M Samanaudy, Ghorab dan Youssef
menunjukan bahwa airfoil simetris bisa mencapai koefisien daya tertinggi
dibandingkan dengan airfoil non simetris seperti NACA 4420 dan NACA 4520.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Pada penelitian yang dilakukan oleh Indra Siregar pada tahun 2012
menggunakann tipe kincir angin H-Rotor dengan model penampang airfoil NACA
0018 variasi penelitian dalam kecepatan angin 3 m/s dan 3,67 % dan sudut pitch
angle 150, 20
0, 25
0 dengan pembebanan 300, 200 dan 50 gram. Pada penelitian ini
diperoleh koefisien daya maksimum 7,8 % pada tip speed ratio 1,25 dengan
variasi kecepatan angin 3 m/s menggunakan tiga sudu dan pada pitch angle 150.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini dimulai dari perencanaan hingga analisis
data. Dapat ditujukan dalam diagram alir seperti dalam Gambar 3.1:
Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin
Perencanaan Kincir Angin Giromill dengan
Sudu NACA 0015
Mulai
Pembuatan Kincir Angin berbahan dasar triplek (polywood) dan dibungkus
dengan pelat seng
Pengambilan data, untuk mengetahui kecepatan kincir, kecepatan angin dan
beban pengereman pada kincir angin
Pengolahan data untuk mencari hubungan putaran poros dan torsi, daya output
dan torsi serta koefisien daya dan tip speed ratio
Analisa serta pembahasan data dan pembuatan
laporan
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :
1. Penelitian Kepustakaan (Library Research)
Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur yang
berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggungjawabkan
kebenarannya.
2. Pembuatan Alat
Pembuatan alat uji kincir angin giromill dilakukan di Laboratorium Konversi
Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi dipasang
dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk menghasilkan tenaga angin untuk
memutar kincir.
3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi)
Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap
objek yang diteliti yaitu kincir angin giromill.
3.2 Bahan Untuk Penelitian
Bahan- bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut
a. Bahan untuk sudu kincir angin
Sudu-sudu menggunakan bahan papan triplek (polywood) ukuran 12
mm yang sudah dipotong dengan pola NACA 0015 dan disusun
menggunakan rangka alumunium dan stainless steel dengan ketinggian 80
cm, untuk lebih kuat bagian sela antara triplek (polywood) satu dengan lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
diberi potongan triplek (polywood) dengan ketebalan 4 mm. Bentuk sudu
dapat dilihat pada Gambar 3.2.
(a) (b)
Gambar 3.2 Bentuk sudu kincir angin giromill
a) rangka sudu, b) rangka sudu yang sudah dilapisi triplek (polywood)
b. Bahan untuk pengikat ujung sudu kincir.
Dimasing- masing ujung sudu terdapat alumunium dengan ketebalan 5
mm dan panjang 20 cm digunakan untuk mengikat sudu dengan dudukan
sudu, seperti yag ditunjukan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Pengikat sudu dengan dudukan sudu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
c. Bahan untuk dudukan sudu
Dudukan sudu yang merupakan komponen yang berfungsi sebagai
pengikat dan pemasangan sudu. Dudukan sudu memiliki lubang disetiap
sudutnya, ada enam lubang disetiap satu sudu kemudian dimur untuk
mengikat sudu dengan dudukan sudu, terdapat dua dudukan sudu untuk
atas dan bawah. Bentuk dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.4,
dudukan sudu terbuat dari papan triplek (polywood) dengan ketebalan 12
mm diameter 70 cm dan 50 cm.
Gambar 3.4 Dudukan sudu ukuran 50 cm
d. Bahan untuk poros utama kincir
Poros utama kincir terpasang pada bagian tengah dudukan sudu dari
bawah sampai atas dengan ditahan oleh bantalan atas dan bantalan bawah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
pada tiang penahan kincir. Bahan poros utama adalah pipa pvc dengan
ukuran 1” dengan panjang 90 cm dan dilapisi dengan potongan pipa pvc
untuk menahan dudukan sudu dibagian antar dudukan atas dan bawah.
3.3 Alat Untuk Penelitian
Alat-alat yang digunakan untuk pembuatan kincir angin dan penelitian
meliputi beberapa bagian, yaitu :
a. Alat kerja utama :
1. Mesin bor
2. Hand bor
3. Mesin Gerinda
4. Gergaji
5. Palu
b. Alat kerja tambahan dan alat bantu pengukuran :
1. Fan Blower
Fan Blower berfungsi untuk menghisap udara masuk kedalam wind
tunnel dan mengeluarkannya dibagian belakang seperti yang
ditunjukan pada Gambar 3.6, Fan Blower ini mempunyai daya
penggerak motor 5.5 kW.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Gambar 3.5 Fan Blower
2. Anemometer
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin yang
dihasilkan fan blower, dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.6 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
3. Tachometer
Tachometer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur kecepatan
putaran poros, tachometer mampu membaca tiga bagian yaitu min
yang menyatakan nilai terendah dari pembacaan, max menyatakan nilai
tertinggi yang dibaca dan av atau average yang merupakan rata-rata
dari 3 kali pembacaan dari kecepatan putaran poros. Tachometer dapat
ditunjukan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.7 Tachometer
4. Sistem Pengereman
Sistem pengereman berfungsi sebagi beban pada putaran kincir
yang dimana kincir diberi beban karet, karet memiliki pegas sehingga
mampu memberi tekanan pada tuas pengereman untuk mampu
mengetahui besarnya torsi dan kecepatan putaran kincir angin. Gambar
3.9 menunjukan sistem pengereman.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 3.8 Sistem Pengereman
5. Neraca Pegas
Neraca Pegas berfungsi untuk mengetahui beban pengereman pada
kincir angin saat berputar, Neraca Pegas diasumsikan sebagai
pengimbang torsi dinamis, dapat dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.9 Neraca Pegas
c. Penopang kincir angin
Penopang kincir angin diletakan dibagian belakang fan blower untuk
tempat kincir angin berputar, terdapat tumpuan atas dan bawah. Bantalan
terdapat di bagian tumpuan atas dan bawah berguna untuk menumpu poros
utama kincir angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
3.4 Desain Kincir
Desain sudu kincir angin giromill dengan penampang airfoil NACA 0015
panjang chord 18 cm, tinggi sudu 80 cm, Gambar 3.12 menunjukan bagian rangka
sudu yang belum ditutup dengan pelat seng, dan sudu yang sudah tertutup pelat
seng.
(a) (b)
Gambar 3.10 Rangka Sudu kincir angin Giromill
a)Rangka sudu , b) Sudu yang sudah terbungkus pelat seng
Sudu kincir angin giromill tersusun dari triplek (polywood) yang sudah
berpola NACA 0015, kemudian diberi lubang untuk rangka yang terbuat dari
stainless steel dan untuk rangka belakang menggunakan almunium, setelah
terpasang bagian sela antara triplek (polywood) satu dengan lain diberi penguat
80
cm
18 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
yaitu papan triplek dengan ketebalan 3 mm diikat menggunakan kawat. Untuk
pengikat antara ujung sudu dan penopang sudu, menggunakan alumunium dengan
panjang 20 cm, di rekatkan bagian atas sudu dan bawah dengan dilubangi lalu
diberi mur. Pelapisan menggunakan pelat seng harus sesuai dengan pola NACA
0015, setelah dilengkuk pelat seng dipasang menggunakan paku sebagai pengikat
dan lem dibagian ekor.
Setelah pembuatan sudu-sudu, kemudian sudu-sudu dirakit sehingga
membentuk rotor kincir angin, pada penelitian pertama menggunakan empat sudu.
Berikut desain rotor kincir angin sudu empat bisa dilihat pada Gambar 3.14 :
Gambar 3.11 Model kincir angin
3.5 Variabel Penelitian
Variabel dalam penelitian ini adalah :
1. Variasi jumlah sudu, menggunakan empat sudu dan tiga sudu
2. Variasi diameter penopang sudu dengan diameter 50 cm dan 70 cm
70 CM70 CM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
3.6 Variable yang Diukur
Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah:
1. Kecepatan angin (m/s)
2. Putaran poros (rpm)
3. Gaya pengimbang (N)
3.7 Parameter yang Dihitung
Untuk mendapat karakteristik yang didapat pada penelitian menggunakan
parameter sebagai berikut :
1. Daya angin (Pin)
2. Daya Kincir (Pout)
3. Gaya Pengimbang Torsi (T)
4. Koefiesien Daya (Cp)
3.8 Langkah Penelitian
Penelitian ini dilasanakan di Laboratorium Konversi Energi Program Studi
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, dengan memakai fan blower
berkapasitas 5.5 kW. Pengambilan data beban dan kecepatan putaran poros kincir
dilakukan bersamaan, sedangkan untuk pengambilan data kecepatan angin
dilakukan sebelum pengambilan data kecepatan putaran poros dan beban. Gambar
3.15 menunjukan skema pengambilan data kecepatan angin dengan menggunakan
anemometer dan Gambar 3.16 menunjukan skema susunan alat untuk pengujian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.12 Skema susunan alat pengujian kecepatan angin
Gambar 3.13 Skema susunan alat untuk pengujian
Langkah pertama yang dilakukan sebelum pengambilan data adalah
pemasangan kincir angin pada tiang penyangga dan memasang mekanisme
pengereman dengan poros kincir atas. Langkah-langkah dalam pengambilan data
adalah sebagai berikut :
1. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pengereman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2. Proses pengambilan data kecepatan angin dilakukan dengan pemasangan
anemometer didepan fan blower dengan jarak 2 m
3. Pengambilan data kecepatan angin dilakukan sebanyak tiga puluh kali
4. Fan blower dihidupkan untuk pengambilan data kecepatan angin
5. Matikan fan blower setelah tiga puluh kali pengambilan data kecepatan
angin
6. Posisikan kincir angin sejajar dengan sumbu fan blower dengan jarak 2 m
di depan fan blower
7. Pemasangan neraca pegas menggunakan tali nylon dengan
menghubungkan lengan dari mekanisme pengereman
8. Tali nylon dipasang bagian bawah digunakan untuk menarik neraca pegas
9. Jika sudah siap fan blower kembali dihidupkan
10. Pada percobaan pertama dengan empat sudu dan variasi ukuran 70 cm ,
dilanjutkan dengan tiga sudu diameter 70 cm, empat sudu diameter 50 dan
tiga sudu diameter 50
11. Untuk mekanisme pengereman menggunakan karet sebagai pegas untuk
mengurangi kecepatan putaran poros kincir dan untuk mengetahui besar
torsi dinamis yang didapat dari penelitian
12. Mengukur kecepatan putaran poros dibagian bawah kincir dengan
menggunakan tachometer, pengambilan data dilakukan dengan rata-rata
kecepatan putaran poros yag terdapat di tachometer
13. Mengamati selama waktu yang ditentukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
14. Mengulang kembali dari langkah ke 2 hingga langkah ke 12 untuk
variasi sudu sudu yang berikutnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian
Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin giromil empat sudu
dan tiga sudu dengan dua variasi diameter. Data yang diperoleh dapat dilihat pada
Tabel 4.1 , Tabel 4.2 , Tabel 4.3, Tabel 4.4 .
Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 70 cm dengan
kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
1
1
0 269,5
2 0 276,2
3 0 274,4
4
2
120 262,9
5 120 264,1
6 120 245,6
7
3
250 221,7
8 250 224
9 250 223,3
10
4
450 218,8
11 450 212,9
12 450 209,3
13
5
560 208,2
14 560 203,2
15 560 199,9
16
6
600 198,1
17 600 198
18 600 198,8
19
7
640 195,2
20 640 197,3
21 640 197
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Lanjutan Tabel 4.1 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 70
cm dengan kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
22
8
710 192,9
23 710 194,3
24 710 189,7
25
9
850 181,1
26 850 174,6
27 850 179,6
28
10
880 155,9
29 880 148,3
30 880 147,1
Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 70 cm dengan
kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
1
1
0 314,1
2 0 313,5
3 0 310,5
4
2
140 295,3
5 140 308,9
6 140 308,8
7
3
320 276,5
8 320 273,6
9 320 272,6
10
4
440 251,6
11 440 253,4
12 440 263,7
13
5
550 248,6
14 550 248,1
15 550 238
16
6
650 225
17 650 226,3
18 650 223
19
7
700 208,2
20 700 204,1
21 700 203,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Lanjutan Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 70 cm
dengan kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
22
8
730 195,9
23 730 197,2
24 730 193,3
25
9
880 185,6
26 880 188,7
27 880 177,6
Tabel 4.3 Data penelitian kincir angin giromill empat sudu diameter 50 cm dengan
kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
1
1
0 270,2
2 0 274,6
3 0 268,7
4
2
80 251,8
5 80 257,9
6 80 257,2
7
3
220 230,9
8 220 231,9
9 220 229,7
10
4
340 198,1
11 340 201
12 340 193,8
13
5
430 186,2
14 430 187,2
15 430 189
16
6
530 177,1
17 530 174,6
18 530 180,2
19
7
600 167,1
20 600 154,6
21 600 158,3
22
8
650 139,5
23 650 116,4
24 650 110,4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.4 Data penelitian kincir angin giromill tiga sudu diameter 50 cm dengan
kecepatan angin rata-rata 8,1 m/s
No Penelitian Beban
F (gram)
Putaran Kincir
n (rpm)
1
1
0 301
2 0 307,8
3 0 302,2
4
2
140 291,8
5 140 288,1
6 140 296,7
7
3
220 282,1
8 220 287,8
9 220 280,7
10
4
250 271,8
11 250 278,3
12 250 270
13
5
300 263,4
14 300 266,1
15 300 259,5
16
6
350 240,9
17 350 242,7
18 350 238,6
19
7
440 201,2
20 440 209,4
21 440 206,3
22
8
540 172,9
23 540 141,6
24 540 136,6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam
proses perhitungan, yaitu sebagai berikut :
a. Percepatan gravitasi bumi = 9,81 m
/s2
b. Massa jenis Udara = 1,18 kg/m3
4.2.1 Perhitungan Torsi
Contoh perhitungan torsi, data diambil dari pengujian yang dilakukan dari
Tabel 4.1 pada pengujian ke empat dan pembebanan yang ke dua. Dari data yang
diperoleh, besaran gaya dalam satuan Newton adalah (F) = 1,18 Newton dan jarak
lengan torsi ke poros sebesar 0,1 m. Nilai torsi dapat dihitung sebagai berikut :
T = F . l
= (1,18) . (0,1)
= 0,12 N.m
Jadi, nilai torsi yang dihasilkan adalah sebesar 0,12 N.m
4.2.2 Perhitungan Daya Kincir
Contoh perhitungan untuk daya kincir (Pout), data diambil dari Tabel 4.1 pada
pengujian ke empat dan pembebanan yang ke dua. Diperoleh kecepatan angin
sebesar 8,1 m/s, putaran poros (n) sebesar 262,9 rpm, dan torsi yang telah
diperhitungkan pada Sub Bab 4.2.1 adalah sebesar = 0,12 N.m. Besar nilai daya
kincir dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Pout = T . ω
= 0,12 .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
= 0,12 .
= 3.24 watt
Jadi, nilai daya kincir yang diperoleh adalah sebesar 3.24 watt
4.2.3 Perhitungan tip speed ratio
Contoh perhitungan untuk tsr, data diambil dari Tabel 4.1 pada pengujian ke
empat dan pembebanan yang ke dua. Diperoleh putaran poros kincir angin dalam
rad/s adalah sebesar 27,5 rad/s, jari jari kincir angin sebesar (r) = 0,35 m, dan
kecepatan angin sebesar 8.19 m
/s. Nilai tip speed ratio dapat dihitung menggunakan
rumus sebagai berikut :
tsr =
=
= 1,23
Jadi, nilai tip speed ratio yang diperoleh adalah 1,23
4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya
Contoh perhitungan koefisien daya (Cp), data diambil dari perhitugan diatas
yakni, besar nilai daya angin adalah 157,8 watt dan nilai dari daya yang dihasilkan
kincir angin pada Sub Bab 4.2.2 adalah sebesar 1,23 watt. Nilai koefisien daya
dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Cp =
x 100%
=
x 100%
= 1,79 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Jadi, nilai koefisien daya yang diperoleh adalah sebesar 1,79 %
4.3 Hasil Perhitungan
Pengujian kincir angin sumbu vertikal tipe giromill dengan sudu NACA
0015, panjang Chord 18 cm, empat sudu dan tiga sudu, untuk dua variasi diameter
: 50 cm dan 70 cm, yang sudah diuji ini diperoleh hasil data – data seperti berikut
yang dapat dilihat pada Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7 dan Tabel 4.8.
Tabel 4.5 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 70 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi Kec. Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt Cp (%)
269,5 0 0,00 0,00 28,2 0,00 1,21 0,00
276,2 0 0,00 0,00 28,9 0,00 1,24 0,00
274,4 0 0,00 0,00 28,7 0,00 1,23 0,00
262,9 120 1,18 0,12 27,5 3,24 1,18 1,79
264,1 120 1,18 0,12 27,7 3,26 1,18 1,79
245,6 120 1,18 0,12 25,7 3,03 1,10 1,67
221,7 250 2,45 0,25 23,2 5,69 0,99 3,14
224 250 2,45 0,25 23,5 5,75 1,00 3,17
223,3 250 2,45 0,25 23,4 5,73 1,00 3,16
218,8 450 4,41 0,44 22,9 10,11 0,98 5,57
212,9 450 4,41 0,44 22,3 9,84 0,95 5,42
209,3 450 4,41 0,44 21,9 9,68 0,94 5,33
208,2 560 5,49 0,55 21,8 11,98 0,93 6,60
203,2 560 5,49 0,55 21,3 11,69 0,91 6,44
199,9 560 5,49 0,55 20,9 11,50 0,89 6,34
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Lanjutan Tabel 4.5 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 70 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi Kec. Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
198,1 600 5,89 0,59 20,7 12,21 0,89 6,73
198 600 5,89 0,59 20,7 12,20 0,89 6,72
198,8 600 5,89 0,59 20,8 12,25 0,89 6,75
195,2 640 6,28 0,63 20,4 12,83 0,87 7,07
197,3 640 6,28 0,63 20,7 12,97 0,88 7,15
197 640 6,28 0,63 20,6 12,95 0,88 7,14
192,9 710 6,97 0,70 20,2 14,07 0,86 7,75
194,3 710 6,97 0,70 20,3 14,17 0,87 7,81
189,7 710 6,97 0,70 19,9 13,84 0,85 7,62
181,1 850 8,34 0,83 19,0 15,81 0,81 8,71
174,6 850 8,34 0,83 18,3 15,25 0,78 8,40
179,6 850 8,34 0,83 18,8 15,68 0,80 8,64
155,9 880 8,63 0,95 16,3 15,50 0,70 8,54
148,3 880 8,63 0,95 15,5 14,75 0,66 8,12
147,1 880 8,63 0,95 15,4 14,63 0,66 8,06
Tabel 4.6 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi Kec. Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
314,1 0 0,00 0,00 32,9 0,00 1,41 0,00
313,5 0 0,00 0,00 32,8 0,00 1,40 0,00
310,5 0 0,00 0,00 32,5 0,00 1,39 0,00
295,3 140 1,37 0,14 30,9 4,25 1,32 2,34
308,9 140 1,37 0,14 32,3 4,44 1,38 2,45
308,8 140 1,37 0,14 32,3 4,44 1,38 2,45
276,5 320 3,14 0,31 29,0 9,09 1,24 5,01
273,6 320 3,14 0,31 28,7 8,99 1,22 4,96
272,6 320 3,14 0,31 28,5 8,96 1,22 4,94
251,6 440 4,32 0,43 26,3 11,37 1,13 6,27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Lanjutan Tabel 4.6 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
253,4 440 4,32 0,43 26,5 11,45 1,13 6,31
263,7 440 4,32 0,43 27,6 11,92 1,18 6,57
248,6 550 5,40 0,54 26,0 14,05 1,11 7,74
248,1 550 5,40 0,54 26,0 14,02 1,11 7,72
238 550 5,40 0,54 24,9 13,45 1,07 7,41
225 650 6,38 0,64 23,6 15,02 1,01 8,28
226,3 650 6,38 0,64 23,7 15,11 1,01 8,33
223 650 6,38 0,64 23,4 14,89 1,00 8,20
208,2 700 6,87 0,69 21,8 14,97 0,93 8,25
204,1 700 6,87 0,69 21,4 14,68 0,91 8,09
203,7 700 6,87 0,69 21,3 14,65 0,91 8,07
195,9 730 7,16 0,72 20,5 14,69 0,88 8,09
197,2 730 7,16 0,72 20,7 14,79 0,88 8,15
193,3 730 7,16 0,72 20,2 14,50 0,87 7,99
185,6 880 8,63 0,86 19,4 16,78 0,83 9,24
188,7 880 8,63 0,86 19,8 17,06 0,84 9,40
177,6 880 8,63 0,86 18,6 16,06 0,79 8,85
Tabel 4.7 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 50 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
272,7 0 0,00 0,00 28,6 0,00 0,87 0,00
274,6 0 0,00 0,00 28,8 0,00 0,88 0,00
268,7 0 0,00 0,00 28,1 0,00 0,86 0,00
251,8 90 0,88 0,09 26,4 2,33 0,80 1,28
257,9 90 0,88 0,09 27,0 2,38 0,82 1,31
257,2 90 0,88 0,09 26,9 2,38 0,82 1,31
230,9 220 2,16 0,22 24,2 5,22 0,74 2,88
231,9 220 2,16 0,22 24,3 5,24 0,74 2,89
229,7 220 2,16 0,22 24,1 5,19 0,73 2,86
198,1 340 3,34 0,33 20,7 6,92 0,63 3,81
201 340 3,34 0,33 21,0 7,02 0,64 3,87
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Lanjutan Tabel 4.7 Data perhitungan empat sudu dengan variasi diameter 50 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
193,8 340 3,34 0,33 20,3 6,77 0,62 3,73
186,2 430 4,22 0,42 19,5 8,23 0,60 4,53
187,2 430 4,22 0,42 19,6 8,27 0,60 4,56
189 430 4,22 0,42 19,8 8,35 0,60 4,60
177,1 530 5,20 0,52 18,5 9,64 0,57 5,31
174,6 530 5,20 0,52 18,3 9,51 0,56 5,24
180,2 530 5,20 0,52 18,9 9,81 0,58 5,41
167,1 600 5,89 0,59 17,5 10,30 0,53 5,67
154,6 600 5,89 0,59 16,2 9,53 0,49 5,25
158,3 600 5,89 0,59 16,6 9,76 0,51 5,38
139,5 650 6,38 0,64 14,6 9,32 0,45 5,13
116,4 650 6,38 0,64 12,2 7,77 0,37 4,28
110,4 650 6,38 0,64 11,6 7,37 0,35 4,06
Tabel 4.8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi 50 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
301 0 0,00 0,00 31,5 0,00 0,96 0,00
307,8 0 0,00 0,00 32,2 0,00 0,98 0,00
302,2 0 0,00 0,00 31,6 0,00 0,97 0,00
291,8 140 1,37 0,14 30,6 4,20 0,93 2,31
288,1 140 1,37 0,14 30,2 4,14 0,92 2,28
296,7 140 1,37 0,14 31,1 4,27 0,95 2,35
282,1 220 2,16 0,22 29,5 6,38 0,90 3,51
287,8 220 2,16 0,22 30,1 6,50 0,92 3,58
280,7 220 2,16 0,22 29,4 6,34 0,90 3,50
271,8 250 2,45 0,25 28,5 6,98 0,87 3,85
278,3 250 2,45 0,25 29,1 7,15 0,89 3,94
270 250 2,45 0,25 28,3 6,93 0,86 3,82
263,4 300 2,94 0,29 27,6 8,12 0,84 4,47
266,1 300 2,94 0,29 27,9 8,20 0,85 4,52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Lanjutan Tabel 4.8 Data perhitungan tiga sudu dengan variasi 50 cm
Putaran
Poros Beban
Gaya
Pengimbang
Beban
Torsi
Kecepatan
Sudu
Daya
Output
Kincir λ
Koefisien
Daya
n (rpm) F(gram) N N.m rad/s Watt
Cp (%)
259,5 300 2,94 0,29 27,2 8,00 0,83 4,41
240,9 350 3,43 0,34 25,2 8,66 0,77 4,77
242,7 350 3,43 0,34 25,4 8,73 0,78 4,81
238,6 350 3,43 0,34 25,0 8,58 0,76 4,73
201,2 440 4,32 0,43 21,1 9,09 0,64 5,01
209,4 440 4,32 0,43 21,9 9,47 0,67 5,21
206,3 440 4,32 0,43 21,6 9,33 0,66 5,14
172,9 540 5,30 0,53 18,1 9,59 0,55 5,28
141,6 540 5,30 0,53 14,8 7,86 0,45 4,33
136,6 540 5,30 0,53 14,3 7,58 0,44 4,17
4.4 Grafik Hasil Perhitungan
Pengolahan data yang dilakuakan pada Sub Bab 4.2 dan 4.3 mendapatkan
hasil grafik. Grafik – grafik hubungan tersebut yakni antara lain grafik antara daya
dan torsi, grafik hubungan antara putaran poros dan torsi, dan grafik hubungan
antara koefisien daya dengan tip speed ratio (λ) . Penjelasan untuk grafik
hubungan diatas, lebih lengkapnya dapat dilihat pada grafik – grafik berikut ini :
4.4.1 Grafik Hubungan Putaran Kincir (rpm) dengan Torsi Kincir Angin
Giromill Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm
Data dari Tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir (rpm) dan torsi.
Pada Gambar 4.1 menunjukan bahwa nilai torsi yang dihasilkan kincir angin
giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm adalah 0,95 N.m dan terjadi
pada putaran sebesar 155,9 rpm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran kincir dengan torsi kincir angin giromil
empat sudu variasi diameter 70 cm
4.4.2 Grafik Hubungan Putaran Kincir (rpm) dengan Torsi Kincir Angin
Giromill Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm
Data dari Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir (rpm) dan torsi.
Pada Gambar 4.2 menunjukan bahwa nilai torsi yang dihasilkan kincir angin
giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm adalah 0,86 N.m dan terjadi pada
putaran sebesar 177,6 rpm.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Pu
tara
n K
inci
r. n
(rp
m)
Torsi. T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm
4.4.3 Grafik Hubungan Putaran Kincir (rpm) dengan Torsi Kincir Angin
Giromill Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm
Data dari Tabel 4.7 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir (rpm) dan torsi.
Pada Gambar 4.3 menunjukan bahwa nilai torsi yang dihasilkan kincir angin
giromill empat sudu dengan variasi diameter 50 cm adalah 0,64 N.m dan terjadi
pada putaran sebesar 110,4 rpm.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Pu
tara
n K
inci
r. n
(rp
m)
Torsi. T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 4.3 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill empat sudu variasi diameter 50 cm
4.4.4 Grafik Hubungan Putaran Kincir (rpm) dengan Torsi Kincir Angin
Giromill Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm
Data dari Tabel 4.8 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat
digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir (rpm) dan torsi.
Pada Gambar 4.4 menunjukan bahwa nilai torsi yang dihasilkan kincir angin
giromill tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm adalah 0,53 N.m dan terjadi pada
putaran sebesar 136,6 rpm.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Pu
tara
n K
inci
r. n
(rp
m)
Torsi. T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran kincir (rpm) dengan torsi kincir angin
giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm
4.4.5 Grafik Hubungan Antara Daya dengan Torsi Kincir Angin Giromill
Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm
Data dari Tabel 4.5 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya
dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan
torsi. Pada Gambar 4.5 menunjukan bahwa nilai daya kincir (Pout) puncak yang
dihasilkan kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 70 cm adalah 15,81
watt pada torsi sebesar 0,83 N.m.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Pu
atar
an K
inci
r. n
(rp
m)
Torsi. T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 4.5 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill empat
sudu variasi diameter 70 cm
4.4.6 Grafik Hubungan Antara Daya dengan Torsi Kincir Angin Giromill
Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm
Data dari Tabel 4.6 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya
dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan
torsi. Pada Gambar 4.6 menunjukan bahwa nilai daya kincir (Pout) puncak yang
dihasilkan kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 70 cm adalah 17,06 watt
pada torsi sebesar 0,86 N.m.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Day
a O
utp
ut,
Po
ut
(wat
t)
Torsi, T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 4.6 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga sudu
variasi diameter 70 cm
4.4.7 Grafik Hubungan Antara Daya dengan Torsi Kincir Angin Giromill
Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm
Data dari Tabel 4.7 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya
dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan
torsi. Pada Gambar 4.7 menunjukan bahwa nilai daya kincir (Pout) puncak yang
dihasilkan kincir angin giromill empat sudu variasi diameter 50 cm adalah 10,30
watt pada torsi sebesar 0,59 N.m.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Day
a O
utp
ut,
Po
ut (
wat
t)
Torsi, T ( N.m )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 4.7 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin Giromill empat
sudu variasi diameter 50 cm
4.4.8 Grafik Hubungan Antara Daya dengan Torsi Kincir Angin Giromill
Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm
Data dari Tabel 4.8 yang sudah diperoleh pada perhitungan sebelumnya
dapat digunakan untuk membuat grafik hubungan antara daya kincir (Pout) dan
torsi. Pada Gambar 4.8 menunjukan bahwa nilai daya kincir (Pout) puncak yang
dihasilkan kincir angin giromill tiga sudu variasi diameter 50 cm adalah 9,59 watt
pada torsi sebesar 0,59 N.m.
0
2
4
6
8
10
12
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Day
a O
utp
ut
Po
ut (
wat
t)
Torsi, T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gambar 4.8 Grafik hubungan daya Pout dengan torsi kincir angin giromill tiga sudu
variasi diameter 50 cm
4.4.9 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya ( ) dan tip speed ratio (λ)
Untuk Kincir Angin Empat Sudu Variasi Diameter 70 cm
Pada Gambar 4.9 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya
maksimal dan tsr optimal untuk kincir angin empat sudu variasi 70cm diperoleh
persamaan = -24,984 2 + 29,839 – 0,0001 untuk menentukan nilai koefisien
daya maksimal dan tsr optimal. Nilai tsr optimal dapat dihitung dari persamaan
sebagai berikut :
= -24,984 2 + 29,839 – 0,0001
0 = -49,96 + 29,839
=
= 0,597
0
2
4
6
8
10
12
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Day
a O
utp
ut
, Po
ut (
wat
t)
Torsi, T (N.m)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio ( optimal,
yakni sebesar 0,597
Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai yang dimasukan ke dalam
persamaan sebagai berikut :
= -24,984 2 + 29,839 – 0,0001
= -24,984 2 + 29,839 – 0,0001
= 8,90 %
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan koefisien daya maksimal
(Cpmax), yakni sebesar 8,90%
Gambar 4.9 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dan λ kincir angin giromill
empat sudu variasi diameter 70 cm
𝐶𝑝 = -24,984λ2 + 29,839λ – 0,0001
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
Ko
efi
sie
n D
aya,
𝐶𝑝
(%
)
Tip Speed Ratio, λ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
4.4.10 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya ( ) dan tip speed ratio (λ)
Untuk Kincir Angin Tiga Sudu Variasi Diameter 70 cm
Pada Gambar 4.10 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya
maksimal dan tsr optimal untuk kincir angin tiga sudu variasi 70 cm diperoleh
persamaan = -19,42 2 + 29,301 – 1,9742 untuk menentukan nilai koefisien
daya maksimal dan tsr optimal. Nilai tsr optimal dapat dihitung dari persamaan
sebagai berikut :
= -19,42 2 + 29,301 – 1,9742
0 = -38,84 + 29,301
=
= 0,754
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio ( optimal,
yakni sebesar 0,754
Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai yang dimasukan ke dalam
persamaan sebagai berikut :
= -19,42 2 + 29,301 – 1,9742
= -19,42 2 + 29,301 – 1,9742
= 9,07 %
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan koefisien daya maksimal
(Cpmax), yakni sebesar 9,07 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 4.10 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin giromill
tiga sudu variasi diameter 70 cm
4.4.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya ( ) dan tip speed ratio (λ)
Untuk Kincir Angin Empat Sudu Variasi Diameter 50 cm
Pada Gambar 4.11 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya
maksimal dan tsr optimal untuk kincir angin empat sudu variasi 50 cm diperoleh
persamaan = -26,842 2 + 23,513 untuk menentukan nilai koefisien daya
maksimal dan tsr optimal. Nilai tsr optimal dapat dihitung dari persamaan sebagai
berikut :
= -26,842 2 + 23,513
0 = -53,684 + 23,513
𝐶𝑝 = -19,42λ2 + 29,301λ – 1,9742
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Ko
efi
esi
en
Day
a, 𝐶𝑝
(%
)
Tip Speed Ratio, λ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
=
= 0,4379
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio ( optimal,
yakni sebesar 0,4379
Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai yang dimasukan ke dalam
persamaan sebagai berikut :
= -26,842 2 + 23,513
= -26,842 2 + 23,513
= 5,14 %
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan koefisien daya maksimal
(Cpmax), yakni sebesar 5,14 %
Gambar 4.11 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin giromill
empat sudu variasi diameter 50 cm
𝐶𝑝 = -26,842λ2 + 23,513λ
0
1
2
3
4
5
6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ko
efi
esi
en
Day
a, 𝐶𝑝
(%
)
Tip Speed Ratio, λ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
4.4.12 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya ( ) dan tip speed ratio (λ)
Untuk Kincir Angin Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm
Pada Gambar 4.12 menunjukan grafik hubungan antara koefisien daya maksimal
dan tsr optimal untuk kincir angin tiga sudu variasi 50 cm diperoleh persamaan
= -30,285 2 + 39,333 - 7,717 untuk menentukan nilai koefisien daya maksimal
dan tsr optimal. Nilai tsr optimal dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut :
= -30,285 2 + 39,333 - 7,717
0 = -60,57 + 39,33
=
= 0,6493
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan tip speed ratio ( optimal,
yakni sebesar 0,6493
Nilai koefisien daya maksimal didapat dari nilai yang dimasukan ke dalam
persamaan sebagai berikut :
= -30,285 2
+ 39,333 - 7,717
= -30,285 2 + 39,333 – 7,717
= 5,05 %
Hasil perhitungan dari persamaan di atas menunjukan koefisien daya maksimal
(Cpmax), yakni sebesar 5,05 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 4.12 Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengan kincir angin giromill
tiga sudu variasi diameter 50 cm
4.5 Grafik Perbandingan Kincir Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga Sudu
dengan Variasi Diameter 50 cm dan 70 cm
Berikut ini adalah grafik perbandingan dari kincir angin giromill empat sudu
dan tiga sudu variasi diameter 50 cm dan 70 cm, grafik perbandingan daya output
dan Torsi, koefisien daya ( ) dan tip speed ratio (
4.5.1 Grafik Perbandingan Daya Output Dengan Torsi Untuk Kincir
Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga Sudu Variasi Diameter 50 cm dan
70 cm
Pada Gambar 4.12, memperlihatkan data yang sudah diperoleh dapat
dibandingkan antara empat variasi yang diteliti. Pada penelitian empat variasi ini
diketahui bahwa, yang dihasilkan kincir angin giromill empat sudu variasi diameter
𝐶𝑝 = -30,285λ2 + 39,333λ- 7,717
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Ko
efi
sie
n D
aya,
𝐶𝑝
(%
)
Tip Speed Ratio, λ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
70 cm mendapatkan torsi paling tinggi sebesar 0,95 N.m dan menghasilkan daya
output paling tinggi 14,75 watt, untuk daya output ( ) paling tinggi
terjadi pada variasi tiga sudu dengan diameter 70 cm, diperoleh daya output ( )
sebesar 17,06 watt dan torsi sebesar 0,86 N.m. untuk variasi diameter 50 cm, kincir
angin giromill empat sudu menghasilkan daya output ( ) sebesar 10,30 watt
daan torsi sebesar 0,64 N.m, lebih tinggi dibanding kincir angin giromill tiga sudu
yang menghasilkan torsi sebesar 0,53 N.m dan daya output ( ) sebesar 9,59
watt.
Gambar 4.13 Grafik hubungan daya output ( ) dan Torsi pada kincir angin
giromill empat sudu dan tiga sudu variasi diameter 50 cm dan 70 cm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Day
a O
utp
ut
(wat
t)
Torsi ( N.m)
4 Sudu 70 cm
3 Sudu 70 cm
4 Sudu 50 cm
3 Sudu 50 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
4.5.2 Grafik Perbandingan Koefisien Daya ( ) dengan tip speed ratio ( )
Untuk Kincir Angin Giromill Empat Sudu dan Tiga Sudu Variasi
Diameter 50 cm dan 70 cm
Pada Gambar 4.13, dapat diketahui bahwa kincir angin giromill tiga sudu
dengan variasi diameter 70 cm memiliki koefisien daya maksimal lebih
besar dari kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm, empat
sudu dengan diameter 50 cm, dan tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm. Kincir
angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm menghasilkan koefisien
daya maksimal sebesar 9,07 % dan tip speed ratio (λ) sebesar 1,4, data
diperoleh dari perhitungan pada Sub Bab 4.4.10.
Gambar 4.14 Grafik hubungan koefiesien daya( ) dan tip speed ratio (λ) pada
kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi diameter 50 cm dan 70 cm
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
Ko
efi
sie
n D
aya,
𝐶𝑝
(%
)
Tip Speed Ratio, λ
Poly. (4 Sudu 70 cm)
Poly. (3 Sudu 70 cm)
Poly. (4 Sudu 50 cm)
Poly. (3 Sudu 50 cm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu NACA 0015
panjang chord 18 cm dengan variasi diameter 50 cm dan 70 cm yang sudah
dilakukan, maka dapat disumpilkan sebagai berikut :
1. Telah berhasil membuat kincir angin giromill sudu NACA 0015 dan
panjang chord 18 cm. Variasi yang dilakukan yakni kincir angin giromill
empat sudu dan tiga sudu dengan diameter 50 cm dan 70 cm, berbahan
dasar triplek (polywood) yang dibungkus pelat seng dengan tinggi 80 cm.
2. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat
menghasilkan daya output (Pout) maksimal sebesar 15,81 watt pada torsi
optimal 0,83 N.m. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter
70 cm dapat menghasilkan daya output (Pout) maksimal sebesar 17,06 watt
dan torsi optimal yang dihasilkan sebesar 0,86 N.m. Kincir angin giromill
empat sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan daya
output (Pout) maksimal sebesar 10,30 watt dengan torsi optimal 0,53 N.m.
Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat
menghasilkan daya output (Pout) maksimal sebesar 5,59 watt dan torsi
optimal yang dihasilkan sebesar 0,59 N.m.
3. Kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70 cm dapat
menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 8,90 % pada tip
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
speed ratio 0,59. Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi
diameter 70 cm dapat menghasilkan koefisien daya maksimal ( )
sebesar 9,07 % dan pada tip speed ratio 0,75. Kincir angin giromill
empat sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat menghasilkan koefisien
daya maksimal ( ) sebesar 5,14 % pada tip speed ratio 0,43.
Kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 50 cm dapat
menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 5,05 % pada tip
speed ratio 0,64.
4. Kincir angin giromill sudu tiga dengan variasi diameter 70 cm
menghasilkan koefisien daya dan tip speed ratio paling tinggi
dibandingkan kincir angin giromill empat sudu dengan variasi diameter 70
cm, kincir angin giromill empat sudu dan tiga sudu variasi diameter 50 cm.
kincir angin giromill tiga sudu dengan variasi diameter 70 cm
menghasilkan koefisien daya maksimal ( ) sebesar 9,07 % pada tip
speed ratio 0,75.
5.2 Saran
Setelah dilakukan penelitian ada beberapa hal yang dapat menjadi saran untuk
penelitian selanjutnya :
1. Persiapkan dengan matang yang menunjang penelitian dari desain dan
model airfoil yang dipakai.
2. Perbanyak variasi untuk model sudu NACA dan sudut pemasangan sudu
(pitch angle)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
3. Pemilihan pelat seng yang cocok untuk ditekuk dan tidak membekas
sangat perlu diperhatikan untuk efisiensi penggunaan pelat seng.
4. Memperhatikan pemasangan sudu harus presisi untuk penopang bawah
dan atas.
5. Membuat penopang bawah, atas serta poros utama dengan bahan yang
tepat dan kuat untuk menghidari kerusakan pada penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
DAFTAR PUSTAKA
Kadir, A., 1995, “ Energi : Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensial
Ekonomi.”, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
Desphande , Pratamesh., 2013, “Numerical Study of Giromill-Type Wind Turbines
with Symmetrical and Non-symmetrical Airfoils”, Department of
Mechanical Engineering Lamar University Beaumont , Texas
El Samanoudy , M., 2010, “Effect of some design parameters on the performance
of a Giromill vertical axis wind turbine”, Mesir. Diakses : 25 Mei 2016
Suseno , Michael., 2013, “Airfoil” Jakarta. Diakses : 12 Maret 2016
Johnson, G.L., 2006, “Wind Energy System”, Manhattan. Diakses : Tanggal 12
April 2015.
Pudjanarso , A & Nursuhud , D., 2006, “ Mesin Konversi Energi” Andi Offset,
Yogyakarta.
Siregar , Indra., 2012, “Pengaruh Perubahan Sudut Pitch yang Besar Terhadap
Kinerja Low Solidity Turbin Angin Sumbu Vertikal H-Rotor Dengan
NACA 0018” Universitas Negeri Semarang, Diakses : Tanggal 8
Agustus 2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
LAMPIRAN
Hasil pengambilan data kecepatan angin
1 2 3 Rata-rata
7,66 5,87 6,08 7,817
7,05 6,49 6,49
8,11 7,98 8,78
7,39 8,37 7,98
8,37 7,03 7,81
7,27 8,91 7,03
8,05 7,8 8,41
8,41 8,99 7,72
7,96 9,23 8,7
7,87 8,1 8,6
1 2 3 Rata-rata
8,93 8,65 8,47 8,578667
8,74 8,66 8,63
9,08 9,08 9,08
8,36 8,87 8,93
8,37 8,92 8,42
8,57 8,99 7,99
8,39 8,42 8,96
7,94 7,94 8,55
8,06 8,86 7,94
8,51 8,35 8,7
1 2 3 Rata-rata
8,17 8,66 8,29 8,332333
8,5 8,32 8,28
8,29 8,31 8,32
8,12 8,14 7,63
7,09 8,36 8,31
8,31 8,3 8,14
8,47 8,69 8,47
8,69 8,18 8,29
8,6 8,91 8,18
8,5 8,67 8,78
1 2 3 Rata-rata
8,43 8,2 7,41 7,376
7,41 8,25 8,13
7,02 8,42 7,53
8,14 8,14 7,69
7,72 7,53 7,3
7,84 7,18 7,17
7,17 7,17 7,75
7,65 7,75 7,83
0,83 7,83 7,45
7,26 7,02 6,06
1 2 3 Rata-rata
7,27 7,41 8,04 7,672067
6,77 7,99 7,4
6,9 7,772 7,4
7,94 8,23 7,99
7,74 7,94 7,78
8,23 7,82 8,23
7,94 7,8 7,26
7,45 7,71 8,04
7,71 8,23 7,45
7,22 7,26 7,24
1 2 3 Rata-rata
8,5 7,88 8,96 8,063226
8,67 8,3 8,73
8 7,87 8,26
7,88 8,29 8,39
8,31 8,66 8,5
8,29 8,15 7,66
8,69 7,16 8,24
8,37 8,38 8,32
8,04 8,47 8,75
8,74 8,19 8,31
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Dari hasil pengambilan ke 12 data kecepatan angin maka kecepatan angin rata-
rata adalah 8,1 m/s
1 2 3 Rata-rata
8,41 8,13 8,19 8,515667
8,56 8,45 8,01
8,81 8,23 8,59
8,77 8,41 8,62
8,59 7,8 9,23
8,19 8,59 8,77
8,67 8,93 8,38
8,38 9,07 8,59
8,13 9,17 8,41
8,07 8,42 8,9
1 2 3 Rata-rata
8,59 8,65 8,6 8,668333
7,99 8,79 8,14
8,59 8,25 9,49
8,63 9,04 8,36
8,14 8,67 8,52
9,2 9,05 9,7
8,56 9,14 8,54
8,39 9,05 7,87
8,48 8,89 8,49
8,37 9,28 8,59
1 2 3 Rata-rata
7,53 7,17 7,53 7,588333
7,53 7,25 8,99
8,91 6,99 8,13
7,2 8,59 7,17
7,11 8,11 7,22
7,22 7,74 7,29
7,29 7,59 7,05
6,51 8,18 7,09
6,99 7,53 8,23
8,13 8,12 7,26
1 2 3 Rata-rata
8,47 8,56 8,92 8,577667
8,5 8,67 8,16
8,95 7,45 8,6
8,55 7,6 9,01
8,41 8,59 7,74
9,05 8,56 8,41
8,45 9,16 9,05
8,43 8,61 8,3
8,73 9,1 9,13
8,44 9,19 8,54
1 2 3 Rata-rata
8,3 8,34 8,69 8,274
7,94 8,01 8,22
8,24 8,37 8,75
8,01 7,92 7,76
8,38 7,7 8,47
8,09 8,79 8,89
9,2 8,02 8,14
8,13 8,01 8,32
8,24 7,92 9,32
7,71 7,84 8,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI